SF6断路器论文

SF6断路器运行中存在的问题及改进措施

黄朝辉

摘要：断路器对电力系统的安全和稳定起着非常重要的作用，分别对高压断路器的主要功能和SF6 断路器优缺点及SF6 断路器的发展作了叙述，分析了SF6断路器在生产运行中所存在的问题，提出了潜在危害的防范措施及改进方法，并简单介绍了一些预防性试验检查工作。

关键词：SF6断路器的优缺点，运行维护，故障

1 引言

高压断路器（或称高压开关）是变电所主要的电力控制设备，具有灭弧特性，当系统正常运行时，它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它和继电保护配合，能迅速切断故障电流，防止扩大事故范围。

它的主要功能：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起到控制作用；当设备或线路发生故障时，能迅速切断故障回路，保证无故障部分正常运行，起到保护作用，高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，既能开断正常的负荷电流，又能开断短路电流高压断路器对维护电力系统的安全经济和可靠运行有着十分重要的作用。

高压断路器按照使用灭弧介质的不同可分为：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器和真空断路器。

目前，随着电力系统的发展，SF6断路器被广泛应用，但是不同型号的SF6断路器，使用标准也不相同，这就给相关工作人员在对SF6断路器安装运行检修的过程中带来了很多困难，影响了施工和检修的工作，对故障的正确判断以及给电力系统的正常运行带来一定的影响下面谈谈SF6断路器优势和在生产运行中的维护问题和改进方法。

2 SF6断路器与油断路器比较的优势

SF6断路器在和少油断路器相同的工作条件下，其技术指标和性能参数要优于少油断路器。

2.1 机械寿命长，检修周期长，费用低

在机械寿命方面可达到3000次，比少油断路器机械寿命要长3倍以上检修周期长达10-15年。根据国际大电网会议CIGRE的Working Group 13.08的调查，世界上运行周期超过30年的SF6断路器的数量大约占0.26%；运行时间在20-30年之间的SF6断路器约占8.77%；运行时间在10-20年之间的SF6断路器约占35.58%；运行时间低于10年的SF6断路器约占55.39%。总体来说，SF6断路器的解体大修周期大致为14-15年（单压式）和12年左右(双压式)，与少油断路器相比周期大大延长，维修费用也大幅度降低。对SF6断路器与少油断路器10年运行维护费用进行估算统计。经过十年运行，每台SF6断路器在检修费用上要比少油断路器节省费用118000元左右，经济效益非常明显。

2.2 安全可靠性强

SF6气体具有良好的灭弧性能，尤其是其弧柱的导电率较高，燃弧电压很低，弧柱的能量较小，避免了少油断路器经常发生的爆炸事故。

断路器具有强大的开断能力和良好的绝缘性能，选用的单断口SF6断路器灭弧室的设计吸取了国内、外各型灭弧室的优点，使之具有优异的开断性能。在断口不附加电容器的情况下，即可开断50KA的短路电流和各种故障电流。

3 SF6断路器的发展状况

SF6断路器经历了双压式、单压式、热膨胀式几个阶段。双压式已被淘汰，单压式形成了72.5-800KV一系列的产品。单压式断路器是依靠SF6气体在灭弧室被压力活塞快速压缩进行吹弧的，一般是采用液压和气动的操作机构。

在20世纪80年代曾利用电弧燃烧产生的气体来吹弧，操作功降低了，断路器的可靠性提高了。由于其弹簧部件的能量小，断路器的开断的时间和燃弧时间较长，这样就限制了其向高压容量大的方向发展。在一些领域SF6断路器正向着自能式的方向发展，例如上海的华东开关厂曾引进的开关柜，其中的HB型断路器就是自能式的，西安的高压电器研究所也开发了户外式的自能式断路器。自能式断路器与真空断路器相比较，SF6断路器具有很低开断的过电压。

断路器的故障一半发生在控制和辅助回路为了简化控制系统，提高运行的可靠性，采用了一系列的先进技术，如传感器、光纤传导信息等技术。SF6断路器的操作机构也在不断的改革和进步，其利用液压弹簧机构，这样结合了弹簧和液压两方面的优点，简化了结构，大大提高了可靠性。

在电网行业中SF6断路器因其自身的优势，现在已经基本代替了油断路器。SF6断路器所使用的灭弧气体是SF6气体，具有强灭弧能力、高耐电强度等特点，它在重量、体积、开断性能、载流能力、绝缘性能、环境适应性等方面都超过了油断路器，因此在电力系统得到广泛的应用。但也存在接头氧化、微水超标、主储压器、密度继电器接点接触不良等问题，为系统安全稳定运行埋下了隐患。

4 现存问题及改进措施

4.1 微水超标

4.1.1 现状

SF6断路器中对SF6气体的含水量及纯度都有极为严格的要求。在正常运行的过程中内部由于发生闪络，就会生成几种SF6分解物；大气中的水份也是会渗入到气体的绝缘设备中，较高的气压下，过量的水份很容易使气体的绝缘强度下降，甚至在设备内部会发生闪络事故。还有些活性得杂质，例如SO2、HF等有强烈的腐蚀作用，会对气体绝缘设备的构件产生腐蚀作用，一些分解物还有毒性，如果泄漏出来将会影响工作人员的健康，还会污染环境。因此，应必须保证充入的到电气设备里的SF6气体合乎规格，在充气的过程中，一定要严防水分。

在实际情况后依然存在以下问题会导致微水超标：

（1）商品气体中含有少量的水分，钢瓶新气含水量以下（重量比）。

在给断路器补气或换气时，这部分水分直接进入设备内部。

（2）设备的渗漏，如充气接口处渗漏、管路接头渗漏、法兰处渗漏等都能直接使微水增高。

（3）补气或更换吸附剂时，工艺不好（补气时管道内的水分未进行处理，随气体直接进入设备内部）。遗留水分，吸附剂饱和，更加起不到吸附潮气的作用，反而会使气室内微水升高。

（4）测试仪器干燥时间短，“自身水分含量高”测试数据不准确。

4.1.2 改进措施

（1）补气时管道应进行冲洗，防止管道内的水分随气体进入设备内部，接头用电吹风加热驱潮。管道应进行抽真空干燥。

（2）吸附剂更换应在空气湿度≤50%的天气进行，选好的吸附剂应在150℃到200℃下烘烤24小时，进行活化处理。更换过程中吸附剂的更换时间越短越好。

（3）增加测试仪器干燥时间，减少自身水分含量，降低数据误差。或更换更先进的测试设备，当测量水分超标时，对设备进行抽真空充高纯氮清洗（充入压力0.4MPa～0.5MPa），一般反复进行3次冲洗及抽真空操作可满足要求。

4.2 接头氧化

SF6断路器制造时自动接头分沿海和内地两种类型。不锈钢制接头用于沿海高盐、高湿地区；铝合金制接头用于内地。但是随着时间及环境、大气的变化，铝合金逐渐被氧化起层。

现有的改进方式是将现在使用的断路器铝合金制自动接头更换为抗氧化能力强的不锈钢制自动接头。

4.3 接点接触不良

4.3.1 现存问题

（1）密度继电器内标准气腔内气体有泄漏。当断路器发生气体泄漏时，标准气腔的波纹管不能伸长，使底板不能与报警闭锁接点接通发出信号。

（2）密度继电器内标准气腔长期处于一个位置，密度继电器温度补偿性能变差，当环境温度突变时，易导致SF6密度继电器误报信号。

（3）主储压器干簧接点长期处于一个位置，簧片疲劳。当主储压器漏氮时不能及时发出报警信号。

（4）主储压器上盖密封不良，下雨进水、进入潮气造成接点短路发出信号。

（5）主储压器漏氮监视装置干簧管失灵误报。

4.3.2 改进措施

主储压器上盖密封不良应及时更换密封圈。发现从电缆穿孔进水应及时进行封堵。当报警失灵后，将失灵接点退出，接入备用接点。如果备用接点，已经使用可以将主储压器拆下。将故障的干簧接点取出更换新的干簧接点。

5 预防性试验检查工作

SF6断路器的特点是采用SF6气体作为绝缘和灭弧的介质，SF6气体的质量好坏决定断路器灭弧性能及内绝缘水平。SF6气体的质量好坏对导电回路及机构动作的稳定性要求，与常规的断路器基本相同。SF6断路器预防性的项目分述如下：（1）判断断路器内部绝缘性能的主要途径，是对SF6气体中含水量的测量，如果断路器没有大量漏气，一般情况下1年测量1次就可以。

（2）在测量主回路的直流电阻时，推荐实测值不要大于初始值的1.2 倍。曾经发生过因为紧固螺钉没有拧紧而烧蚀电杆的情况，必须予以重视。

（3）判断均压电容器及分闸电阻性能时，要考核这些元件老化的情况。

（4）通过测量机构油、气压泄露情况及补气时间来鉴定油气压的系统是否